Gravitomagnetismus
Als gravitomagnetisches Feld oder Gravitomagnetismus (auch Gravitoelektromagnetismus, abgekürzt GEM) werden in der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) diejenigen Anteile des Gravitationsfeldes (d. h. der Krümmung der Raumzeit) bezeichnet, die nicht durch Massen- oder Energiedichten, sondern durch Massen- oder Energieströme hervorgerufen werden.
Der Name beruht auf einer formalen Ähnlichkeit der linearisierten Gleichungen der ART mit den Maxwell-Gleichungen des Elektromagnetismus, d. h., es besteht eine formale Analogie zwischen bewegten Massen und bewegten Ladungen – diese Ähnlichkeit existiert jedoch ausschließlich in der Näherung schwacher Felder (weak field approximation) und nichtrelativistischer Geschwindigkeiten. Mit Magnetismus im Sinne der klassischen Elektrodynamik hat der Gravitomagnetismus nichts zu tun.
Durch den Gravitomagnetismus wird unter anderem der Lense-Thirring-Effekt verursacht, der bewirkt, dass eine rotierende Masse die Raumzeit um sich herum mitzieht und sie dabei verdrillt. Josef Lense und Hans Thirring leiteten diesen schwer nachweisbaren (weil sehr kleinen) Effekt aus der Allgemeinen Relativitätstheorie ab. Durch das satellitengestützte Experiment Gravity Probe B versuchte man den Effekt experimentell nachzuweisen. Die Daten, die 2004/2005 aufgenommen wurden, lieferten nach einer langwierigen Auswertung, die sich bis 2011 hinzog, die erwartete Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Die Idee wurde erstmals 1893 von Oliver Heaviside publiziert, noch vor der Veröffentlichung der Relativitätstheorien.
Literatur
- John Archibald Wheeler: A Journey into Gravity and Spacetime. Scientific American Library, New York 1990, ISBN 0-7167-5016-3; S. 232–233: „Gravity’s next prize – Gravitomagnetism“.
- Bahram Mashhoon: Gravitoelectromagnetism: a Brief Review. 8. November 2003, arxiv:gr-qc/0311030. Eine aktuelle Einführung in GEM durch einen führenden Experten.
- Domenico Giulini: Kosmische Kreisel: Inertialsysteme und Gravitomagnetismus. In: Physik in unserer Zeit, 4/2004, Seiten 160–167, doi:10.1002/piuz.200401042
- Bernhard Wagner: Gravitoelektromagnetismus und Lense-Thirring Effekt. Dipl.-Arb., Uni Graz, 2002
- Remo Ruffini, Costantino Sigismondi: Nonlinear Gravitodynamics – The Lense–Thirring Effect: A documentary introduction to current research. World Scientific, Singapur 2003, ISBN 978-981-238-347-1
- Ignazio Ciufolini: Dragging of Inertial Frames, Gravitomagnetism, and Mach’s Principle. In: Mach’s Principle: From Newton’s Bucket to Quantum Gravity. Birkhäuser, Boston 1995, ISBN 0-8176-3823-7, S. 386–402
Weblinks
- In Search of Gravitomagnetism Science@nasa 2004
- Gravity Probe B bestätigt die Existenz von Gravitomagnetismus. Astronomy Picture of the Day, 10. Mai 2011; abgerufen am 28. September 2011